CN104261258B - 一种起重机重物下放时的控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机重物下放时的控制方法及控制系统，该控制方法主要包括：位势负载分析；起重机抱闸控制；基于位势负载分析的结果和起重机抱闸控制的结果，采用驱动器进行转矩控制，实现起重机重物的稳定下放。本发明所述起重机重物下放时的控制方法及控制系统，可以克服现有技术中易产生震动、下放过程稳定性差和安全隐患大等缺陷，以实现不易产生震动、下放过程稳定性好和安全隐患小的优点。

Description

一种起重机重物下放时的控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及起重机控制技术领域，具体地，涉及一种起重机重物下放时的控制方法及控制系统。

背景技术

随着工业自动化的发展，越来越多的生产设备采用起重机械，起重机械的起重能力也随之越来越大，对起重运动过程的要求也随之越来越高。从以往的靠人工经验目测作业，转变为采用电气传动装置进行调速控制、依靠稳定的运行轨迹进行作业的阶段。从而，对于起重设备的控制系统，提出了新的要求。

目前由于重载下放过程中存在抱闸打开时速度超过预期设定速度，在“点动”着地时，经常出现的是在重物下放着地时产生很大的震动，具有一定的安全隐患。需要针对起重机重物下放过程中的电机转速超出设定值所导致的下放震动，公开一种起重机重物下放的方法。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在易产生震动、下放过程稳定性差和安全隐患大等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种起重机重物下放时的控制方法，以实现不易产生震动、下放过程稳定性好和安全隐患小的优点。

本发明的第二目的在于，提供一种起重机重物下放时的控制系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种起重机重物下放时的控制方法，主要包括：

a、位势负载分析；

b、起重机抱闸控制；

c、基于位势负载分析的结果和起重机抱闸控制的结果，采用驱动器进行转矩控制，实现起重机重物的稳定下放。

进一步地，所述步骤a，具体包括：

重物的作用力方向是始终向着地心即地面方向，在起升和下放工作时在打开抱闸前由电气传动装置1提供方向与地心即地面相反的作用力，能够避免抱闸打开时出现自由落体溜车；

该相反作用力的大小与重物接近，能够避免产生明显高速下落即溜车现象。

进一步地，所述步骤b，具体包括：

基于位势负载分析的结果，起重机抱闸控制时，起升过程速度给定的方向为与地心即地面相反的方向，随之建立的转矩方向将与重物作用力方向相反，在产生足够力矩后打开抱闸，能够避免起重机向下滑行；

对于下放过程，由于速度给定的方向是地心即地面方向，那么随之建立的转矩方向将与重物作用力方向相同，打开抱闸后将不可避免地出现超出预想的向下转速即出现溜车现象。

进一步地，所述步骤c，具体包括：

基于位势负载分析的结果和起重机抱闸控制的结果，应在下放过程先提供一个起升方向的速度给定或转矩给定，使建立的转矩方向与重物作用力方向相反；

当抱闸在产生足够力矩后打开时，在起升方向作用力的作用下，起重机不向下运动，甚至出现向上运动的趋势；微小的向上运动在起重设备中是能够接受的。

进一步地，在步骤c中，所述在下放过程先提供一个起升方向的速度给定或转矩给定的操作中，下放时的速度给定模式，具体包括：

在下放控制时，将“转速给定”设定过程设定为刚开始下放时设定为1％的向上方向速度给定，待抱闸打开信号动作时切入出所需的反向速度给定；轻载时可能出现的较小速度上扬，通过投入所需反向速度给定时旁路速度给定积分斜坡来加快转矩的下降趋势，使转速不出现明显上扬；具体过程如下：

①给出上升速度给定；

②经过给定积分进行斜坡转化；

③电机产生向上力矩；

④电机到达设定值时抱闸打开；

⑤电机出现向上运行速度，转矩方向向上；

⑥切入下放速度给定需要值，同时旁路“转速斜坡”；

⑦一定时间间隔后速度上扬回零，输出转矩方向不变、幅值减小；

⑧电机运行至设定下放速度。

进一步地，在步骤c中，所述在下放过程先提供一个起升方向的速度给定或转矩给定的操作中，下放时的转矩附加控制模式，具体包括：

在下放控制时，将“转速给定”设定过程设定为0，同时“转矩附加”设定为抵消最大设计起重重量所需的最小转矩，该最小转矩通过实测获得；，待抱闸打开信号动作时切入出所需的反向速度给定；具体过程如下：

①速度给定设置为零速；

②给出测得的最小“转矩附加”；

③抱闸打开；重物处于静止状态；

④投入下放运行所需“转速给定”；

⑤在速度调节器调节下输出补偿转矩；

⑥在叠加转矩给定作用下电气传动调整输出转矩；

⑦电机运行至设定的下放速度；

⑧工作模式为下放时的转矩附加控制模式。

同时，本发明采用的另一技术方案是：一种与以上所述的起重机重物下放时的控制方法相匹配的起重机重物下放时的控制系统，主要包括自上向下依次连接的电气传动装置、电机、接手、减速箱、滚筒、钢丝绳和重物，以及分别安装在电机两侧的抱闸和速度反馈及采集装置；所述速度反馈及采集装置，分别与电机和电气传动装置连接；

所述电机为系统提供动力，电气传动装置和速度反馈及采集装置形成电气拖动控制系统，抱闸作为停车闭锁装置，电机通过接手、减速箱和滚筒、钢丝绳与重物构成整个机械作业工况。

进一步地，所述电气传动装置，具体包括电机控制器。

进一步地，所述电机控制器，包括依次连接至电机的第一负反馈器、第一PID控制器、正反馈器、第二负反馈器、第二PID控制器和转矩转换模块，所述转矩转换模块的输出值反馈输入至第二负反馈器；

所述第一负反馈器的两个输入端分别用于输入转速给定值和转速反馈值，所述正反馈器的另一输入端用于输入转矩附加值。

本发明各实施例的起重机重物下放时的控制方法及控制系统，由于该控制方法主要包括：位势负载分析；起重机抱闸控制；基于位势负载分析的结果和起重机抱闸控制的结果，采用驱动器进行转矩控制，实现起重机重物的稳定下放；可以实现起重机重物稳定下放；从而可以克服现有技术中易产生震动、下放过程稳定性差和安全隐患大的缺陷，以实现不易产生震动、下放过程稳定性好和安全隐患小的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明起重机重物下放时的控制方法及控制系统中起重机工作原路示意图；

图2为本发明起重机重物下放时的控制方法及控制系统中电机控制器的控制逻辑关系图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-电气传动装置；2-抱闸；3-电机；4-速度反馈及采集装置；5-接手；6-减速箱；7-重物。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，如图1和图2所示，提供了一种起重机重物下放时的控制方法及控制系统。

在本发明技术方案中，起重机重物下放时的控制方法及控制系统，具体提供了在重物下放过程中的抱闸和转矩控制方式，主要包括：位势负载分析；起重机抱闸控制；由于位势负载特点和抱闸控制的需要的驱动器转矩控制；通过控制方法的特点实现起重机重物稳定下放。

在本发明的技术方案中，起重机重物下放控制方法，包括以下步骤：

⑴位势负载特点分析

根据图1，重物7的作用力方向是始终向着地心(地面)方向，为避免抱闸2打开时出现自由落体溜车，应在起升和下放工作时在打开抱闸2前由电气传动装置1提供方向与地心(地面)相反的作用力，其大小与重物接近，以不产生明显高速下落(“溜车”)为前提。

⑵控制方法

对应图1的控制要求，起升过程速度给定的方向为与地心(地面)相反的方向，随之建立的转矩方向将与重物作用力方向相反，在产生足够力矩后打开抱闸，将可以避免起重机向下滑行。

对于下放过程，由于速度给定的方向是地心(地面)方向，那么随之建立的转矩方向将与重物作用力方向相同，打开抱闸后将不可避免地出现超出预想的向下转速，也就是我们说的“溜车”。

为此，应在下放过程先提供一个起升方向的速度给定或转矩给定，使建立的转矩方向与重物作用力方向相反，当抱闸在产生足够力矩后打开时，在起升方向作用力的作用下，起重机不向下运动，甚至出现向上运动的趋势(微小的向上运动在起重设备中是可以接受的)。

例如，本发明的技术方案，主要包括以下技术内容：

⑴动力组成：如图1，电机3为系统动力，电气传动装置1和速度反馈及采集装置4形成电气拖动控制系统，抱闸2作为停车闭锁装置，电机3通过接手5、减速箱6和滚筒、钢丝绳等与重物7构成整个机械作业工况。

⑵下放时的速度给定模式，如图2：

可在下放控制时，“转速给定”设定过程设定为刚开始下放时设定为1％的向上方向速度给定，待抱闸打开信号动作时切入出所需的反向速度给定。轻载时可能出现的较小速度上扬，可通过投入所需反向速度给定时旁路速度给定积分斜坡来加快转矩的下降趋势，从而使转速不出现明显上扬。

过程：

①给出上升速度给定；

②经过给定积分进行斜坡转化；

③电机产生向上力矩；

④电机到达设定值时抱闸打开；

⑤电机出现向上运行速度，转矩方向向上；

⑥切入下放速度给定需要值，同时旁路“转速斜坡”；

⑦一定时间间隔后速度上扬回零，输出转矩方向不变、幅值减小；

⑧电机运行至设定下放速度。

⑶下放时的转矩附加控制模式，如图2：

可在下放控制时，“转速给定”设定过程设定为0，同时“转矩附加”设定为抵消最大设计起重重量所需的最小转矩(该转矩通过实测获得)，待抱闸打开信号动作时切入出所需的反向速度给定。

过程：

①速度给定设置为零速；

②给出测得的最小“转矩附加”；

③抱闸打开；重物处于静止状态。

④投入下放运行所需“转速给定”；

⑤在速度调节器调节下输出补偿转矩；

⑥在叠加转矩给定作用下电气传动调整输出转矩；

⑦电机运行至设定的下放速度。

⑧下放时的转矩附加控制模式，如图2所示。

本发明的技术方案，针对现有技术中起重机重物下放过程中的电机转速超出设定值所导致的下放震动，公开了一种起重机重物下放的方法，可以使下放阶段不出现电机速度超出预期设定值，在“点动”着地时，可低速逐步下放，避免着地冲击震动。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种起重机重物下放时的控制方法，其特征在于，主要包括：

a、位势负载分析；

b、起重机抱闸控制；

c、基于位势负载分析的结果和起重机抱闸控制的结果，采用驱动器进行转矩控制，实现起重机重物的稳定下放；

所述步骤a，具体包括：

重物的作用力方向是始终向着地心即地面方向，在起升和下放工作时在打开抱闸前由电气传动装置1提供方向与地心即地面相反的作用力，能够避免抱闸打开时出现自由落体溜车；

该相反作用力的大小与重物接近，能够避免产生明显高速下落即溜车现象；

所述步骤b，具体包括：

基于位势负载分析的结果，起重机抱闸控制时，起升过程速度给定的方向为与地心即地面相反的方向，随之建立的转矩方向将与重物作用力方向相反，在产生足够力矩后打开抱闸，能够避免起重机向下滑行。

2.根据权利要求1所述的起重机重物下放时的控制方法，其特征在于，所述步骤c，具体包括：

基于位势负载分析的结果和起重机抱闸控制的结果，应在下放过程先提供一个起升方向的速度给定或转矩给定，使建立的转矩方向与重物作用力方向相反；

当抱闸在产生足够力矩后打开时，在起升方向作用力的作用下，起重机不向下运动，甚至出现向上运动的趋势；这种向上运动在起重设备中是能够接受的。

3.根据权利要求2所述的起重机重物下放时的控制方法，其特征在于，在步骤c中，所述在下放过程先提供一个起升方向的速度给定或转矩给定的操作中，下放时的速度给定模式，具体包括：

在下放控制时，将“转速给定”设定过程设定为刚开始下放时设定为1％的向上方向速度给定，待抱闸打开信号动作时切入出所需的反向速度给定；轻载时可能出现的较小速度上扬，通过投入所需反向速度给定时旁路速度给定积分斜坡来加快转矩的下降趋势，使转速不出现明显上扬；具体过程如下：

①给出上升速度给定；

②经过给定积分进行斜坡转化；

③电机产生向上力矩；

④电机到达设定值时抱闸打开；

⑤电机出现向上运行速度，转矩方向向上；

⑥切入下放速度给定需要值，同时旁路“转速斜坡”；

⑦一定时间间隔后速度上扬回零，输出转矩方向不变、幅值减小；

⑧电机运行至设定下放速度。

4.根据权利要求2所述的起重机重物下放时的控制方法，其特征在于，在步骤c中，所述在下放过程先提供一个起升方向的速度给定或转矩给定的操作中，下放时的转矩附加控制模式，具体包括：

在下放控制时，将“转速给定”设定过程设定为0，同时“转矩附加”设定为抵消最大设计起重重量所需的最小转矩，该最小转矩通过实测获得；待抱闸打开信号动作时切入出所需的反向速度给定；具体过程如下：

①速度给定设置为零速；

②给出测得的最小“转矩附加”；

③抱闸打开；重物处于静止状态；

④投入下放运行所需“转速给定”；

⑤在速度调节器调节下输出补偿转矩；

⑥在叠加转矩给定作用下电气传动调整输出转矩；

⑦电机运行至设定的下放速度；

⑧工作模式为下放时的转矩附加控制模式。

5.一种与权利要求1所述的起重机重物下放时的控制方法相匹配的起重机重物下放时的控制系统，其特征在于，主要包括自上向下依次连接的电气传动装置、电机、接手、减速箱、滚筒、钢丝绳和重物，以及分别安装在电机两侧的抱闸和速度反馈及采集装置；所述速度反馈及采集装置，分别与电机和电气传动装置连接；

所述电机为系统提供动力，电气传动装置和速度反馈及采集装置形成电气拖动控制系统，抱闸作为停车闭锁装置，电机通过接手、减速箱和滚筒、钢丝绳与重物构成整个机械作业工况。

6.根据权利要求5所述的起重机重物下放时的控制系统，其特征在于，所述电气传动装置，具体包括电机控制器。

7.根据权利要求6所述的起重机重物下放时的控制系统，其特征在于，所述电机控制器，包括依次连接至电机的第一负反馈器、第一PID控制器、正反馈器、第二负反馈器、第二PID控制器和转矩转换模块，所述转矩转换模块的输出值反馈输入至第二负反馈器；

所述第一负反馈器的两个输入端分别用于输入转速给定值和转速反馈值，所述正反馈器的另一输入端用于输入转矩附加值。